EDA技术发展历史与现状论述

5关于EDA技术发展历史与现状展望的论述EDA技术，是英语Electronic Design Automation的缩写，译为电子设计自动化。这是一种依靠计算机，在相关的EDA软件平台上进行仿真测试、优化开发，最终实现电子线路功能及技术。随着计算机科技、硬件与软件的不断革新，EDA技术也在不断发展和进步。下面对EDA技术的历史发展作以回顾，对其发展现状作以概述。EDA技术涉及到的电子科学技术领域广泛，它的发展历程与电子集成电路技术、计算机辅助工程等技术的发展历史几乎同步，大致可以分为三个阶段。在二十世纪七十年代，人们开始初步使用计算机辅助进行电路版图的设计以及进行电路板布局布线的工作，并且在这一阶段的后期，有了CAD制图的概念，可以认为这些是EDA技术的第一个阶段。这一阶段的主要历程表现为，在EDA技术出现之前，设计人员必须依靠人工工艺完成对电路的设计、布线等工作，这也是由于这一时期集成电路的集成度并不是很高，工艺制造上开始使用几何学方法来制造用于电路光绘的胶带。伴随着可编程逻辑技术和相关器件的问世，到了1970年代中期，开发人应尝试将整个设计过程自动化，而不仅仅满足于自动完成掩膜草图。第一个电路布线、布局工具研发成功。设计自动化会议在这一时期被创立，旨在促进电子设计自动化的发展，最终使得在这一阶段，EDA技术在集成电路制作方面双极工艺、MOS工艺的广泛应用。第二阶段，二十世纪八十年代，集成电路设计进入了COMS时代，复杂可编程逻辑器件也开始了商业应用，于是CAE和CAD开始了更为广泛的应用。这一阶段的主要标志表现为以卡弗尔米德和琳康维在1980年发表的论文超大规模集成电路系统导论。这篇具有重大意义的论文提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想。如果这一想法得到实现，芯片设计的复杂程度可以得到显著提升。这主要得益于用来进行集成电路逻辑仿真、功能验证的工具的性能得到相当的改善。随着计算机仿真技术的发展，设计项目可以在构建实际硬件电路之前进行仿真，芯片布线布局对人工设计的要求降低，而且软件错误率不断降低。直至今日，尽管所用的语言和工具仍然不断在发展，但是通过编程语言来设计、验证电路预期行为，利用工具软件综合得到低抽象级物理设计的这种途径，仍然是数字集成电路设计的基础。从1981年开始，电子设计自动化逐渐开始商业化。1984年的设计自动化会议上还举办了第一个以电子设计自动化为主题的销售展览。设计自动化在1986年推出了一种硬件描述语言Verilog，这种语言在现在是最流行的高级抽象设计语言。1987年，在美国国防部的资助下，另一种硬件描述语言VHDL被创造出来。由此可见，经过了这一阶段的发展，电子设计自动化设计工具可以识别、读取不同类型的硬件描述。并且可根据语言规范的产生各种仿真，使得设计人员可对设计的芯片进行直接仿真。由此之后现代EDA技术奠定了基础，开始进入快速发展阶段。第三阶段，二十世纪九十年代。随着硬件语言的标准化进一步确立，以及电子技术在各个领域的广泛应用，极大地推动了全新的EDA技术的应用和发展。在这个阶段中主要表现为，为了满足千差万别的系统用户提出的设计要求，最好的办法就是有用户自己设计芯片，让他们把想设计的电路直接设计在自己的专用芯片上。微电子技术的发展特别是可编程逻辑器件的发展使得微电子厂家可以为用户提供各种各样的可编程逻辑器件，使得设计者通过设计芯片实现电子系统的功能。EDA技术在这个阶段的发展，为设计师提供了全线的设计工具，目的是在设计前期将设计师从事的许多高层次设计由工具来完成，如何以将用户要求转换为设计技术规范，有效的处理可用的设计资源与理想的设计目标之间的矛盾，按照具体的硬件、软件等设计。这些让设计师可以在不太长的时间内使用EDA工具，通过一些简单标准化的设计过程实现设计。这些优势也让这项技术不断发展。到这一阶段的后期，设计师逐步从使用硬件转向设计硬件，从单个电子产品开发转向系统级电子产品开发，因此EDA工具成为以系统机为核心，包括系统行为级描述与系统性能综合、系统仿真与系统测试、系统划分与指标分配等一整套电子系统设计自动化的工具。这时的EDA工具不仅具有电子系统设计的能力，而且 能够提供独立于工艺和厂家的系统级设计能力，具有高级抽象的设计构思手段。例如提供方框图、状态图和流程图的编辑能力，具有适合层次描述和混合信号描述的硬件描述语言，同时还含有标准元件库。EDA的这些发展有效的将EDA技术推向了成熟。通过EDA技术的发展历史，我们可以看出这项技术从初步的产生知道经历了三个主要阶段的发展之后，已经逐步成熟，并且越来越得到人们的重视。进入到21世纪后，EDA技术得到了更大的发展，主要表现为，其在仿真验证和设计两个方面都支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断推出；除了日益成熟的数字技术外，传统的电路系统设计建模理念发生了重大的变化，模拟与数字进一步融合；更大规模的可编程逻辑器件不断推出，系统级、行为验证级硬件语言趋于更加高效和简单。同时这些也是现代EDA技术的一个现状。除了上述之外，EDA技术的现状进一步概述为，由于电子技术在人们生产生活中的越来越广泛的应用，使得这项技术的需求也越来额越大，同时EDA技术使得电子技术领域各个学科的界限更加模糊，更加互为包容。鉴于可编程逻辑器件的高集成度、高速度和高可靠性的特点，在超高速应用领域和实时监测方面有着非常广阔的应用前景。基于这些在实际应用中重要性质，EDA技术使得电路设计更加的有效化和便于设计。如今，EDA技术的基本特征就是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力，它主要采用并行工程“自顶而下”的设计方法，使开发者从一开始就要考虑到产品生成周期的诸多方面，包括质量成本，开发时间及用户需求等。然后从系统设计入手，再用逻辑综合优化工具生成具体的门级电路的网表，其对应的物理实现级可以是印制电路板或集成电路。近几年来，随着设计数据格式的逐步标准化，使得EDA技术也日趋标准化。除此之外，从目前的EDA技术来看，其发展趋势是政府重视、使用普及、应用文泛、工具多样、软件功能强大。EDA市场已渐趋成熟，不过大部分设计工程师面向的是PC主板和小型ASIC领域，仅有小部分的设计人员工发复杂的片上系统器件。为了与台湾和美国的设计工程师形成更有力的竞争，中国的设计队伍有必要购入一些最新的EDA技术。在信息通信领域，要优先发展高速宽带信息网、深亚微米集成电路、新型元器件、计算机及软件技术、第三代移动通信技术、信息管理、信息安全技术，积极开拓以数字技术、网络技术为基础的新一代信息产品，发展新兴产业，培育新的经济增长点。要大力推进制造业信息化，积极开展计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺（CAPP）、计算机机辅助制造（CAM）、产品数据管理、制造资源计划及企业资源管理等。由于EDA技术是面向解决电子系统最基本最低层硬件实现问题的技术，因此就其发展趋势的横向看，势必涉及越来越广阔的电子技术及电子设计技术领域。其中包括电子工程、电子信息、通信、航天航空、工业自动化、家电、生物工程等等。而且随着大规模集成电路技术的发展和EDA工具软件功能的不断加强，所涉及的领域还将不断扩大；而从纵向看，EDA技术实现的硬件形式和涉及的理论模型必将走向一个统一的结合体，即单片系统SOC或SOPC。相信在今后的各个领域中，EDA技术将会越来越得到发展。参考文献：EDA实用技术及应用 ，刘艳萍，高振斌，李志军编著